Международная группа астрономов собрала и переобработала наблюдения экзопланеты WASP-121 b, полученные с помощью космического телескопа НАСА/ЕКА «Хаббл» в 2016, 2018 и 2019 годах.
Это предоставило им уникальный набор данных, который позволил не только проанализировать атмосферу WASP 121 b, а также сравнить состояние атмосферы экзопланеты за несколько лет. Команда использовала сложные методы моделирования, чтобы продемонстрировать, что изменения, произошедшие за время наблюдения, можно объяснить погодными условиями в атмосфере экзопланеты.
Наблюдение за экзопланетами — планетами за пределами нашей Солнечной системы — является сложной задачей как из-за их удаленности от Земли, так и из-за того, что они в основном вращаются вокруг звезд, которые намного больше и ярче, чем планеты. Это означает, что астрономам, которым удалось наблюдать экзопланету с помощью такого сложного телескопа, как Хаббл, обычно приходится объединять много разнообразных данных, чтобы получить достаточно информации и сделать уверенные выводы о свойствах экзопланеты. Объединив наблюдения, астрономы могут построить усредненную картину ее атмосферы, но это не скажет им, меняется ли она и как. Другими словами, они не могут изучать погоду в других мирах, используя этот метод усреднения. Для изучения погоды требуется гораздо больше данных высокого качества, полученных за более широкий период времени. К счастью, Хаббл работает уже в течение такого впечатляющего периода времени, что позволил собрать обширный архив данных, иногда с несколькими наборами наблюдений одного и того же небесного объекта, включая экзопланету WASP-121 b.
WASP-121 b (также известная как Tylos) — это хорошо изученный горячий Юпитер», который вращается вокруг звезды, расположенной примерно в 880 световых годах от Земли, совершая очень быстрый полный оборот за 30-часовой период. Чрезвычайная близость планеты к звезде-хозяину означает, что она заблокирована приливами и что температура на полушарии, обращенном к звезде слишком высока, превышая 3000 Кельвинов. Команда объединила четыре набора архивных наблюдений мира WASP-121 b, все они были сделаны с помощью широкоугольной камеры Хаббла 3 (WFC 3).
Полный набор данных включал наблюдения за 2016, 2018 и 2019 года. Команда предприняла уникальный шаг, обработав каждый набор данных одинаковым образом, даже если ранее он обрабатывался другой командой. Обработка данных экзопланеты требует много времени и сложна, но, тем не менее, оно того стоило, поскольку позволило команде напрямую сравнивать обработанные данные каждого набора наблюдений друг с другом.
После очистки каждого набора данных команда обнаружила явные доказательства того, что наблюдения WASP-121 b изменялись во времени. Хотя инструментальные эффекты могли остаться, данные показали очевидный сдвиг в горячей точке экзопланеты и различия в спектральных характеристиках (которые обозначают химический состав атмосферы экзопланеты), указывающие на изменение атмосферы. Затем команда использовала сложнейшие вычислительные модели, чтобы попытаться понять наблюдаемое поведение атмосферы экзопланеты. Модели показали, что их результаты могут быть объяснены квазипериодическими погодными условиями, в частности массивными циклонами, которые неоднократно создаются и уничтожаются в результате огромной разницы температур между обращенной к звезде и темной стороной экзопланеты. Этот результат представляет собой значительный шаг вперед в потенциальном наблюдении погодных условий на экзопланетах.
«Высокое разрешение наших симуляций атмосферы экзопланет позволяет нам точно моделировать погоду на сверхгорячих планетах, таких как WASP-121 b», — объяснил Джек Скиннер, научный сотрудник Калифорнийского технологического института и соруководитель этого исследования. «Здесь мы делаем значительный шаг вперед, объединяя ограничения наблюдений с моделированием атмосферы, чтобы понять изменяющуюся во времени погоду на этих планетах».
«Погода на Земле отвечает за многие аспекты нашей жизни, и на самом деле долгосрочная стабильность климата Земли и ее погоды, вероятно, является основной причиной возникновения жизни», — добавил один из главных исследователей группы, Квентин Чангат, научный сотрудник ЕКА в Научном институте космического телескопа. «Изучение погоды на экзопланетах – это жизненно важно для понимания сложности атмосфер экзопланет, особенно в нашем поиске экзопланет с пригодными для жизни условиями».
Будущие наблюдения с помощью «Хаббла» и других мощных телескопов, включая «Уэбб», дадут более глубокое понимание погодных условий на далеких мирах и, в конечном итоге, возможно, позволят найти экзопланеты со стабильным долгосрочным климатом и погодными условиями.
